JP2006289593A - 主軸装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 交換が極めて短時間で行なえ、メンテナンス時のダウンタイムが短く生産性の高い主軸装置を提供する。
【解決手段】
主軸装置１０は、先端に工具１１を装着可能な回転軸１２と、工作機械本体１に固定され、工作機械本体１の面３ｂと対向する取付面１７ａを有するハウジング１３と、回転軸と前記ハウジングとの間に配置され、回転軸１２をハウジング１３に対して回転自在に支持する軸受１４と、を備える。ハウジング１３の取付面１７ａには、少なくとも２つの主軸装置１０に必要な流体の流路開口５５ａ，５５ｂ，７２ａ，７２ｂ，８４ａ，９５ａ，９５ｂが設けられる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、主軸装置に関し、特に、メンテナンス性の向上に寄与する工作機械用の主軸装置に関する。

一般に、工作機械等に使用される主軸装置では様々な流体が必要であり、例えば、以下の（ａ）〜（ｈ）に示すように、これらの流体を供給、回収、排出する技術が知られている（例えば、特許文献１〜４参照。）。

（ａ） 特許文献１に記載のような、工具がワークを加工している部分に供給され、加工点の潤滑、冷却、切り屑除去を目的とした切削液の供給方法。
（ｂ） 特許文献２に記載のような、意に反して主軸装置内部へ漏洩または侵入してしまった切削液の回収または排出方法。
（ｃ） 特許文献３に記載のような、軸受潤滑を目的とした潤滑油の供給および排出方法。
（ｄ） 特許文献４に記載のような、軸受またはモータを冷却し熱変位抑制やモータ効率向上を目的とした冷却液の供給および回収方法。
（ｅ） 主軸装置内部へ切削液または切り屑等の異物が侵入しないようにするための圧縮空気であるエアパージの供給方法。
（ｆ） 工具を主軸装置からアンクランプするための油圧シリンダを駆動するための、油圧作動油の供給および回収方法。
（ｇ） 工具を主軸装置からアンクランプするためのエアシリンダを駆動するための圧縮空気の供給方法。
（ｈ） 工具を主軸装置のテーパ面にクランプする際に、テーパ部と工具の間に異物が挟まらないようにするための圧縮空気であるテーパクリーニングエアの供給方法。

例えば、特許文献２では、図９に示すように、モータ２０１と回転軸２０２がカップリング２０３を介して直結される主軸装置２００において、Ｏリングの切れ等によって漏れた切削液を回収する配管である回収管２０４がハウジング２０５に接続され、切削液はタンク２０６に回収される。
これらの周知技術において、主軸装置への流体供給経路は、いずれも配管を主軸装置に配管部品を用いて接続することで構成されている。
特開平８−５７７４２号公報 特開２０００−２８８８６９号公報 特開２００２−１８６７６号公報 特開２００４−３３８０３４号公報

ところで、主軸装置は多くの消耗部品、例えば、軸受、工具クランプのための皿ばね、流体を密封するためのＯリングやパッキンのようなシールを有しており、これらは定期的にメンテナンスする必要がある。

また、プログラムミスやワークセットミス、工具選択ミス等により主軸装置をワークまたはテーブル等に衝突させてしまった場合には、主軸装置が故障してメンテナンスが必要となる。

しかしながら、上述したように、多くの種類の流体を要する主軸装置においては、多くの配管部品がこれらの流体の供給・回収・排出のために接続されている。このため、メンテナンスの際に主軸装置を工作機械から分解する時や、新しい主軸装置を工作機械へ組み付ける時に、多くの配管部品を分解・組立しなければならず、時には工作機械の内部まで立ち入る必要があり、分解・組立に時間がかかる。メンテナンス中は、機械を止める必要があるため、ダウンタイムが増大し、生産性が低下する、という問題がある。図９に示す主軸装置２００においても、主軸装置２００を分解する際には、上記の問題が発生する。

また、配管部品がカバーに覆われている場合は、カバーも分解しなければならず、さらに時間がかかる、という問題がある。

また、ビルトインモータ方式の主軸装置では、モータを工作機械本体に残して主軸装置だけを取り外すことはできないので、配管のほかにモータの動力ケーブルや信号線等の配線をも切り離す必要があり、さらに交換時間が長くなり、使用デューティが高くメンテナンスの頻度の高い用途では使用しにくい、という問題がある。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、交換が極めて短時間で行なえ、メンテナンス時のダウンタイムが短く生産性の高い主軸装置を提供することにある。

本発明の目的は、下記の構成によって達成される。
（１） 先端に工具を装着可能な回転軸と、
工作機械本体に固定され、該工作機械本体の面と対向する取付面を有するハウジングと、
前記回転軸と前記ハウジングとの間に配置され、前記回転軸を前記ハウジングに対して回転自在に支持する軸受と、
を備える主軸装置であって、
前記ハウジングの取付面には、少なくとも２つの前記主軸装置に必要な流体の流路開口が設けられることを特徴とする主軸装置。

（２） 前記回転軸を回転駆動するモータをさらに備え、
該モータは、前記回転軸の先端と反対の前記回転軸の基端側に連結部を介して直結されることを特徴とする（１）に記載の主軸装置。

（３） 前記ハウジングは、前記工作機械本体を構成する主軸頭に固定されて、前記ハウジングの取付面が前記主軸頭の面と対向しており、
前記主軸頭の面には、前記ハウジングの流路開口と連通する連通路の開口が形成され、
前記連通路には、流体停止機構が備えられることを特徴とする（１）または（２）に記載の主軸装置。

（４） 前記ハウジングには、配管が配置されていないことを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の主軸装置。

（５） 前記ハウジングには、前記必要な流体の流路が複数配置され、
該複数の流路開口は、前記ハウジングの取付面に位相を変えてそれぞれ設けられていることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の主軸装置。

（１）の構成によれば、工作機械本体の面に対向するハウジングの取付面には、少なくとも２つの主軸装置に必要な流体の流路開口が設けられるので、主軸装置を工作機械本体から取り外すと同時に流体の流路が切り離されるため、配管部品を分解する必要がなく、短時間で主軸装置を工作機械本体から分解することができる。また、主軸装置を工作機械本体へ組み付けると同時に流体の流路が接続されるため、分解時と同様、配管部品を組み立てる必要がなく、短時間で主軸装置を工作機械本体へ組み付けることができる。さらに、配管部品にアプローチする必要がないので、カバーを分解することなく主軸装置の交換ができるため、さらに交換時間を短くできる。さらに、流体の排出として使用される流路の場合には、取付面以外に開口が主軸装置側にないので、異物などの侵入を確実に防止することができる。

（２）の構成によれば、回転軸を回転駆動するモータは、回転軸の先端と反対の回転軸の基端側に連結部を介して直結されるので、主軸装置を取り外すとき、モータを工作機械本体側に残して主軸装置だけを取り外すことができ、モータの動力ケーブルや信号線などの配線を切り離す必要がなく、取り外す時間をさらに短縮することができる。また、主軸装置を取り付ける場合も配線の再結線が不要なので、組み付ける時間をさらに短縮できる。

（３）の構成によれば、ハウジングは、工作機械本体を構成する主軸頭に固定されて、ハウジングの取付面が主軸頭の面と対向しており、主軸頭の面には、ハウジングの流路開口と連通する連通路の開口が形成され、連通路には、流体停止機構が備えられるので、主軸装置を主軸頭から取り外すとき、切り離された連通路の開口から流体がこぼれ出ることが無く、流体を圧送している機器、例えば切削液ポンプや冷却装置など、を停止させる必要がなく、さらに取り外し作業時間を短縮できる、という効果がある。また、主軸装置を主軸頭へ組み付けるとき、組み付け後再度流体圧送機器を運転させる必要がないので、組み付け時間を短縮できる、という効果がある。さらに、流体が工作機械内部へこぼれ出ることがなくなるので、作業性を向上することができる。

（４）の構成によれば、ハウジングには、配管が配置されていないので、主軸装置を交換するとき、主軸装置を工作機械本体へ固定している固定手段、たとえばボルト等、を取り外すだけでよいので、交換時間が極めて短くでき、ダウンタイムが減り生産性を向上することができる。なお、本発明における配管とは、配管部品を介してハウジングから外部に取り出される樹脂や金属製の配管パイプのことである。

（５）の構成によれば、ハウジングには、必要な流体の流路が複数配置され、複数の流路開口は、ハウジングの取付面に位相を変えてそれぞれ設けられているので、複数の流路を有する主軸装置においても、主軸装置を工作機械本体から着脱することで、各流路が主軸装置側と工作機械本体側で分離或は接続され、短時間で主軸装置を工作機械本体から分解或は組付けすることができる。

本発明によれば、交換が極めて短時間で行なえ、メンテナンス時のダウンタイムが短く生産性の高い主軸装置を提供することができる。

以下、本発明の各実施形態に係る主軸装置について図面を参照して詳細に説明する。

（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態に係る主軸装置について、図面を参照して詳細に説明する。図１に示すように、本実施形態の主軸装置１０は、先端に工具１１を装着可能な回転軸１２と、工作機械本体１に固定されるハウジング１３と、回転軸１２とハウジング１３との間に配置され、回転軸１２をハウジング１３に対して回転自在に支持する複数の軸受１４と、を備える。

工作機械本体１は、主軸頭３と、主軸頭３に固定されるカバー２とを備え、ハウジング１３は主軸頭３に固定される。ハウジング１３は、主軸頭３に固定され、工作機械本体１から軸方向に延出する第１のハウジング１５と、第１のハウジング１５と並んで主軸頭３の内部に形成される主軸装置装着孔３ａに配置され、主軸頭３に固定される第２のハウジング１６とを備える。第１のハウジング１５は、主軸頭３の側面３ｂと対向する取付面１７ａを有するフランジ部１７を有し、フランジ部１７の外端面から固定手段であるボルト１８を挿入することで主軸頭３に固定される。また、第２のハウジング１６は、外側面１６ａを第１のハウジング１５のフランジ部１７の取付面１７ａに当接させ、フランジ部１７の外端面からボルト１９を挿入することで、第１のハウジング１７に固定されており、第２のハウジング１７は第１のハウジング１６を介して主軸頭３に固定される。

軸受１４は、回転軸１２に外嵌する内輪２０と、第１のハウジング１５に内嵌する外輪２１と、内輪２０と外輪２１間に転動自在に配置される複数の玉２２とを備えるアンギュラ玉軸受であり、内輪２０は回転軸１２と螺合する軸受ナット２３及び複数の間座２４を介して回転軸１２に対して軸方向に固定され、外輪２１は第１のハウジング１５に固定される前蓋２５及び複数の間座２６を介して第１のハウジング１５に対して軸方向に固定されている。

回転軸１２の内周部には、回転軸１２に対して軸方向に移動可能なドローバー２７と、ドローバー２７に締結されるドローバーナット２８と、回転軸１２とドローバーナット２８間に支持される皿ばね２９と、ドローバーナット２８に締結される爪３０とが設けられ、皿ばね２９の付勢力によりドローバー２７を軸方向内方に引き込んで工具１１を着脱自在にクランプし、工具１１を回転軸１２の先端に装着する。

また、第２のハウジング１６には、押さえ蓋３１がボルト３２によって固定されており、第２のハウジング１６内には、押さえ蓋３１と第２のハウジング１６の各内周面を軸方向に摺動する油圧ピストン３３が設けられている。油圧ピストン３３は、皿ばね２９を圧縮するように爪３０を軸方向に駆動することで、同時にドローバー２７を工具側へ軸方向に作動させ、工具１１をアンクランプさせる。なお、油圧ピストン３３を駆動する油圧作動油は、パッキン３４によって密封されている。

さらに、第２のハウジング１６には、ドローバー２７及びドローバーナット２８に形成された貫通孔２７ａ，２８ａを介して工具１１の先端部１１ａから切削液を供給するためのロータリージョイント３５が設けられている。なお、ロータリージョイント３５の回転軸体３６は、回転軸１２及びドローバーナット２８と連結されるとともに、連結部であるカップリング３７を介して図示しないモータの出力軸３８と連結する。これにより、モータは、回転軸１２の先端と反対の回転軸１２の基端側にカップリング３７を介して直結され、回転軸１２を回転駆動する。なお、モータは、図示しないモータブラケットを介して主軸頭３に取り付けられても良く、また、モータブラケットを使わずに、直接主軸頭３に取り付けてもよい。

なお、カップリング３７はジョータイプを使用し、抜き差しするだけ分離・締結できるようにしているが、板バネ式やベローズタイプを使用してもよい。ただし、これらの場合は、カップリング３７に直接アクセスして連結を解除しなければならない。また、連結部としては、カップリングの他に、スプライン嵌合等によって主軸装置側とモータ側とを連結するようにしてもよい。

さらに、前蓋２５には、切削液や切り屑等の異物が主軸装置１０内部に侵入しないようにするためのフロントカバー３９が固定されており、フロントカバー３９の工具側端面には切削液を噴射するノズル４０が設けられている。

また、図２に示すように、主軸装置１０には、切削液の供給経路５０，６０と、漏洩、侵入してしまった切削液の排出経路７０と、エアパージの供給経路８０と、油圧作動油の供給経路９０，９０’等の主軸装置に必要な流体の流路が、それぞれ位相を変えて複数配置されている。

図１及び図２に示すように、切削液の供給経路５０は、図示しない切削液ポンプに接続され、カバー２内に配置される切削液配管５１を有する。切削液配管５１の先端は、流体停止機構であるコック５２に取り付けられた配管部品５３に管用ねじで接続されており、また、コック５２は主軸頭３に管用ねじで接続されている。

主軸頭３には、第１切削液流路５４が形成され、第１切削液流路５４は、第１のハウジング１５のフランジ部１７に形成された第２切削液流路５５と連通する。図１（ｂ）に示すように、主軸頭３の側面３ｂに形成された第１切削液流路５４の開口５４ａと、フランジ部１７の取付面１７ａに形成された第２切削液流路５５の開口５５ａとの間には、Ｏリング５６が配置されており、主軸頭３と第１のハウジング１５との間を密封する。なお、切削液の供給経路５０では、第１切削液流路５４より上流側を本発明の連通路とする。

さらに、フランジ部１７に形成された第２切削液流路５５は、第２のハウジング１６に形成された第３切削液流路５７に接続され、第３切削液流路５７はロータリージョイント３５と接続される。また、第２及び第３切削液流路５５，５７の互いの開口５５ｂ，５７ａ間にもＯリング５８が配置されており、第１及び第２のハウジング１５，１６との間を密封している。

これにより、切削液ポンプから圧送された切削液は、切削液配管５１を通り、配管部品５３、コック５２、第１切削液流路５４を介して主軸装置１０に供給される。さらに、切削液は、第２切削液流路５５及び第３切削液流路５７、ロータリージョイント３５を通過し、ドローバーナット２８及びドローバー２７に形成された貫通孔２８ａ，２７ａを介して、工具先端１１ａから噴射される。

また、切削液の供給経路６０も別の図示しない切削液ポンプから圧送された切削液が、図示しない切削液配管、配管部品６１、コック６２を通り主軸頭３の第１切削液流路６３まで供給される（図２参照。）。さらに、切削液は、第１のハウジング１５、前蓋２５に形成された第２切削液流路６４（図１は、供給経路５０と位相を異なって示す。）に送られ、ノズル４０から噴射される。なお、主軸頭３の外側面３ｂに形成される第１切削液流路６３の開口は、フランジ部１７の取付面１７ａに形成される第２切削液流路６４の開口と連通接続される。また、第１及び第２切削液流路６３，６４の互いの開口間には、供給経路５０の第１及び第２切削液流路５４，５５との接続部分同様、図示しないＯリングが配置されている。さらに、切削液の供給経路６０では、第１切削液流路６４より上流側を本発明の連通路とする。

切削液排出経路７０は、図３に示すように、ロータリージョイント３５から主軸装置１０内部へ漏洩してしまった切削液を排出する切削液排出経路と、加工点に噴射した切削液がフロントカバー３９を超えて軸受１４の方向へ誤って侵入した切削液を排出する切削液排出経路とを備える。

ロータリージョイント３５はシール部４１に異物がつまったり、シール部４１が破損したりすると、シール機能を失い、切削液が回転軸１２の軸芯以外に漏洩することがある。このため、漏洩した切削液を排出する排出口を設けておかないと、切削液が軸受１４に侵入し主軸機能を損ねる虞がある。このため、第２のハウジング１６には、ロータリージョイント３５から漏洩した切削液を回収し、第２のハウジング１６の外側面１６ａに開口７１ａを有する漏洩切削液排出経路７１が形成される。漏洩切削液排出経路７１は、取付面１７ａに開口７２ａを有してフランジ部１７に形成される第１切削液排出流路７２と連通する。第１切削液排出流路７２は、主軸頭３に形成された第２切削液排出流路７３に取付面１７ａと主軸頭３の側面３ｂとの間で接続され、第２切削液排出流路７３の出口には配管部品７４が接続されている。これにより、ロータリージョイント３５から漏洩した切削液は、漏洩切削液排出経路７１を通り、第１及び第２切削液排出流路７２，７３、及び、配管部品７４を通って図示しない切削液タンクへ回収される。なお、漏洩切削液排出経路７１と第１切削液排出流路７２との互いの開口７１ａ，７２ａとの間、第１及び第２切削液排出流路７２，７３との互いの開口７２ｂ，７３ａとの間には、Ｏリング７５，７６がそれぞれ配置されている。

また、主軸装置１０の工具１１側から、フロントカバー３９を超えて軸受１４の方向へ誤って侵入してしまった切削液は、侵入切削液排出流路７７を通り、第１及び第２切削液排出流路７２，７３、及び配管部品７４を通って図示しない切削液タンクへ回収される。

エアパージ供給経路８０は、主軸装置１０内部へ切削液または切り屑などの異物が侵入しないようにするための圧縮空気であるエアパージを供給する。

エアパージ供給経路８０は、図４に示すように、図示しないエアコンプレッサに接続され、カバー２内に配置されるエアパージ配管８１と、主軸頭３に形成され、主軸頭３に取り付けられた配管部品８２を介してエアパージ配管８１と接続される第１エアパージ供給流路８３と、第１のハウジング１５、前蓋２５、フロントカバー３９内を貫通し、フランジ部１７の取付面１７ａと主軸頭３の側面３ｂとの間で第１エアパージ供給流路８３と連通する第２エアパージ供給流路８４とを備える。主軸頭３の側面３ｂ及びフランジ部１７の取付面１７ａ及び第１及び第２エアパージ供給流路８３，８４の互いの開口８３ａ，８４ａとの間には、Ｏリング８５が配置されている。

これにより、エアコンプレッサで発生された圧縮空気は、エアパージ配管８１から、配管部品８２を通り主軸頭３へ供給される。主軸頭３へ供給された圧縮空気は第１エアパージ供給流路８３から、第１のハウジング１５の第２エアパージ供給流路８４へ導かれ、最終的にエアパージ吹き出し口８６から吹き出される。このエアパージ吹き出し口８６から吹き出された圧縮空気は、切削液または切り屑などの異物が主軸装置１０内部へ侵入するのを防ぎ、軸受破損を防止する。

油圧作動油の供給経路９０，９０’は、工具１１を回転軸１２からアンクランプするための油圧ピストン３３を駆動する作動油を供給する。図５に示すように、供給経路９０は、図示しない油圧ポンプに接続される油圧配管９１を有し、油圧配管９１の先端は、流体停止機構であるコック９２に取り付けられた配管部品９３に管用ねじで接続されており、また、コック９２は主軸頭３に管用ねじで接続されている。

主軸頭３に形成された第１油圧流路９４は、第１のハウジング１５のフランジ部１７に形成された第２油圧流路９５と、主軸頭３の側面３ｂに形成された開口９４ａとフランジ部１７の取付面１７ａに形成される開口９５ａとの間で連通する。また、第２油圧流路９５は、第２のハウジング１６に形成され、且つ、油圧ピストン３３に接続される第３油圧流路９６と、フランジ部１７の取付面１７ａと第２のハウジング１６の外側面１６ａとの間で連通する。第１及び第２油圧流路９４，９５との互いの開口９４ａ，９５ａの間、第２及び第３油圧流路９５，９６との互いの開口９５ｂ，９６ａとの間にはＯリング９７，９８がそれぞれ配置されている。なお、供給経路９０’は、供給経路９０と位相が異なり、第３油圧油路９６’によって油圧ピストン３３に接続されるが、その他の構成は供給経路９０と同一である。また、供給経路９０，９０’では、第１油圧流路９４より上流を本発明の連通路とする。

これにより、図示しない油圧ポンプで発生された油圧作動油は、油圧配管９１から、主軸頭３に取り付けられた配管部品９２を通り主軸頭３へ供給される。主軸頭３へ供給された作動油は、第１〜第３油圧流路９４，９５，９６，９６’へと導かれ、最終的に油圧ピストン３３を駆動する。

本実施形態において、主軸装置１０の消耗部品としては、軸受１４、皿ばね２９、ロータリージョイント３５、パッキン３４等があり、これら消耗部品の寿命がくると交換等のメンテナンスが必要になる。また、衝突事故により軸受１４や回転軸１２が損傷し交換が必要になるケースも発生する。主軸装置１０を工作機械の使用現場で分解するのはダウンタイムの増大や組立不良を引き起こしやすいため、使用していた主軸装置１０をユニットとして工作機械本体１から取り外し、メンテナンスされた別の主軸装置１０を新たに取り付けるのが望ましい。本実施形態では、主軸装置１０を工作機械本体１から取り外す際、上述した切削液の供給経路５０，６０、切削液の排出経路７０、エアパージの供給経路８０、及び、油圧作動油の供給経路９０を含むすべての経路は、ボルト１８を取り外し、主軸装置１０を引き抜くだけで、主軸装置側と工作機械本体側の各経路に切り離される。

具体的に、図６に示すように、主軸装置１０を工作機械本体１から取り外す際には、主軸装置１０を主軸頭３に固定しているボルト１８を取り外し、主軸装置１０を主軸頭３から引き抜くだけでよい。この際、ハウジング１３には配管が配置されていないので、配管部品のような管用ねじで固定された部品を緩める必要がない。

なお、切削液の供給経路５０，６０において、切削液ポンプは、メンテナンス時には停止しているが、切削液の供給経路５０，６０内に溜まった切削液がこぼれ出すのを防ぐために、主軸装置１０を取り外す前にコック５２，６２を締めておくと作業性が良い。

また、新しい別の主軸装置１０を主軸頭３に取り付ける場合は、主軸装置１０を主軸頭３に設けられた主軸装置装着孔３ａへ挿入し、ボルト１８を締め付けるだけでよい。コック５２，６２を締めておいた場合は、最後にコック５２，６２を開く。

なお、エアパージの供給経路８０では、主軸装置１０を取り外すとき圧縮空気がこぼれ出して作業性が悪くなることが無いので、コックを取り付けていないが、騒音を緩和するなどの目的がある場合には、コックを使用してもよい。

また、油圧作動油の供給経路９０，９０’において、油圧ポンプはメンテナンス時においても作動していることがあるので、そのまま主軸装置１０を取り外そうとすると、作動油が吹き出してきて作業性が著しく悪い。油圧ポンプを停止させれば作動油が吹き出してくることはないが、他の油圧機器が動かせなくなり、メンテナンス性が良くない。本実施形態では、他の油圧機器が動かせるよう油圧ポンプを運転させたままでもコック６０を閉めるだけで作動油の吹き出しを簡単に止めることができる。

さらに、切削液の排出経路７０において、主軸装置１０の工具１１側から、フロントカバー３９を超えて軸受１４の方向へ誤って侵入してしまった切削液は、前蓋２５に排出経路を設けることで軸受内部への侵入を防ぐのが一般的であり、そのようにしても、主軸装置１０を工作機械本体１から取り外す際に、配管部品やカバーを取り外す必要はないが、排出経路から切削液が逆に入ってしまう問題があった。本実施形態では、侵入切削液排出経路７５は、切削液タンク部まで外気開放部がなく、切削液排出経路から逆に切削液が入ってしまうことを防いでいる。

このように主軸装置１０を交換すると、すべての消耗部品を新しいものに入れ替えることが極めて短時間で行なうことができる。また衝突事故により軸受１４が損傷した場合でも、ダウンタイムが極めて短い。

また、ビルトインモータタイプに本発明が適用される場合には、主軸装置１０を取り出す際、駆動モータの配線を切り離さなければならないが、本実施形態では回転軸１２を回転駆動するモータがカップリング３７によって連結されているため、モータに接続される動力ケーブルや信号線を切り離す必要が無い。

また配管部品やモータ配線は、本実施形態を含め、カバー２の裏側へ隠れている場合がほとんどであるが、本実施形態ではカバー２を分解することなく主軸装置１０を取り外すことができる。

従って、本実施形態の主軸装置によれば、主軸頭３の外側面３ｂに対向する第１のハウジング１５の取付面１７ａには、少なくとも２つの主軸装置１０に必要な流体の流路５０，６０，７０，８０，９０，９０’の開口５５ａ，５５ｂ，７２ａ，７２ｂ，８４ａ，９５ａ，９５ｂが設けられるので、主軸装置１０を主軸頭３から取り外すと同時に流体の流路５０，６０，７０，８０，９０，９０’が切り離されるため、配管部品を分解する必要がなく、短時間で主軸装置１０を工作機械本体１から分解することができる。また、主軸装置１０を工作機械本体１へ組み付けると同時に流体の流路５０，６０，７０，８０，９０，９０’が接続されるため、分解時と同様、配管部品を組み立てる必要がなく、短時間で主軸装置１０を工作機械本体１へ組み付けることができる。さらに、配管部品にアプローチする必要がないので、カバーを分解することなく主軸装置１０の交換ができるため、さらに交換時間を短くできる。特に、流体の排出として使用される流路である切削液排出経路７０の場合、取付面１７ａ以外には開口が主軸装置１０側にないので、異物などの侵入を確実に防止することができる。

また、回転軸１２を回転駆動するモータは、回転軸１２の先端と反対の回転軸１２の基端側にカップリング３７を介して直結されるので、主軸装置１０を取り外すとき、モータを工作機械本体側に残して主軸装置１０だけを取り外すことができ、モータの動力ケーブルや信号線などの配線を切り離す必要がなく、取り外す時間をさらに短縮することができる。また、主軸装置１０を取り付ける場合も配線の再結線が不要なので、組み付ける時間をさらに短縮できる。

さらに、主軸頭３の面３ｂには、第１のハウジング１５の流路５０，６０，９０，９０’の開口５５ａ，９５ａと連通する連通路の開口５４ａ，９４ａが形成され、連通路には、コック５２，６２，９２が備えられるので、主軸装置１０を主軸頭３から取り外すとき、切り離された連通路の開口５４ａ，９４ａから流体がこぼれ出ることが無く、流体を圧送している機器、例えば切削液ポンプや冷却装置などを停止させる必要がなく、さらに取り外し作業時間を短縮できる、という効果がある。また、主軸装置１０を主軸頭３へ組み付けるとき、組み付け後再度流体圧送機器を運転させる必要がないので、組み付け時間を短縮できる、という効果がある。さらに、流体が工作機械内部へこぼれ出ることがなくなるので、作業性を向上することができる。

また、ハウジング１３には、配管が配置されていないので、主軸装置１０を交換するとき、主軸装置１０を工作機械本体１へ固定している固定手段、たとえばボルト１８等、を取り外すだけでよいので、交換時間が極めて短くでき、ダウンタイムが減り生産性が向上する。

さらに、ハウジング１３には、必要な流体の流路５０，６０，７０，８０，９０，９０’が複数配置され、複数の流路５０，６０，７０，８０，９０，９０’の開口５５ａ，５５ｂ，７２ａ，７２ｂ，８４ａ，９５ａ，９５ｂは、ハウジング１３の取付面１７ａに位相を変えてそれぞれ設けられているので、複数の流路５０，６０，７０，８０，９０，９０’を有する主軸装置１０においても、主軸装置１０を工作機械本体１から着脱することで、各流路５０，６０，７０，８０，９０，９０’が主軸装置側と工作機械本体側で分離或は接続され、短時間で主軸装置１０を工作機械本体１から分解或は組付けすることができる。

なお、本実施形態では、上述した切削液の供給経路５０，６０、切削液の排出経路７０、エアパージの供給経路８０、及び、油圧作動油の供給経路９０を示したが、潤滑油、冷却液、テーパクリーニングエアや、その他の流体の供給、回収、排出経路が位相を変えてもうけられてもよい。ただし、これらの経路も、主軸装置１０を工作機械本体１から取り外す際、ボルト１８を取り外し、主軸装置１０を引き抜くだけで、主軸装置側と工作機械本体側の各経路が切り離されるように構成される。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る主軸装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、第１実施形態と同等部分については同一符号を付し、説明を省略或は簡略化する。

本実施形態の主軸装置１００では、図７に示すように、一体化されたハウジング１０１にフランジ部１０２が設けられており、油圧作動油の供給経路９０，９０’は、流体停止機構として、コックの代わりにチェック弁１０３を有している。

本実施形態の供給経路９０，９０’では、油圧配管９１と接続される配管部品９３が管用ねじで主軸頭３に直接接続されている。チェック弁１０３は、主軸頭３の側面３ｂとフランジ部１０２の取付面１０２ａとの間の主軸頭側に設けられ、主軸頭３の連通路９４の内周面に内嵌される環状のチェック弁嵌合部１０４と、チェック弁嵌合部１０４内に保持されるボール１０５及びばね１０６と、フランジ部１０２に取り付けられ、主軸装置１００が工作機械本体１に取り付けられる際、ばね１０６の付勢力に抗してボール１０５を押圧し、チェック弁１０３を開放状態とする開放ノズル１０７とを有する。

また、主軸頭３の貫通路９４の開口と油圧供給流路１０８のフランジ部１０２における開口との間には、Ｏリング１０９が配置され、主軸装置１００と主軸頭３との間を密封している。さらに油圧供給流路１０８は、油圧ピストン３３に向けて延び、また、供給経路９０’の油圧供給流路１０８’も位相を変えて油圧ピストン３３に延びている。なお、油圧ピストン３３の一部を構成する押さえ蓋３１’は、第１実施形態と異なり、反工具側からハウジング１０１に固定されている。

従って、主軸装置１００を工作機械本体１から取り外すと、図８に示すように、油圧供給経路９０，９０’では、開放ノズル１０７がチェック弁嵌合部１０４から引き出されることで、ばね１０６が伸びてボール１０５が戻り、チェック弁１０３が閉じた状態になる。また、本実施形態では、切削液の供給経路５０，６０のコック５２，６２を、油圧供給経路９０，９０’と同様にチェック弁１０３によって構成する。これにより、主軸装置１００を取り外すとき、流体を圧送しているポンプを止めなくても、流体が漏れ出すことが無いので、良好な作業性が得られる。また、第一実施形態に比べ、コックの開閉作業がないので、さらに主軸装置１００の交換時間が短縮される。

なお、チェック弁の向きを逆にして、チェック弁のクラッキング圧を、流体を供給する圧力よりも低く設定しておくと、開放ノズル１０７が不要となり、より低コストで流体停止機構を実現できる。ただし、この場合は、主軸装置１００を取り外すとき、流体を圧送しているポンプを止める必要はあるが、配管内部に溜まった流体が流れ出ることはないので、作業性がよい。
その他の構成及び作用については、第１実施形態のものと同様である。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

第１実施形態では、フランジ部１７を第１のハウジング１５に形成し、フランジ部１７をボルト１８で固定することにより、主軸装置１０を主軸頭３に対して取り付けているが、第１及び第２のハウジング１５，１６はボルト締結されて一体となっているので、フランジ部は、第２のハウジング１６に設けても同じ効果が得られる。また、第２実施形態と同様に、第１及び第２のハウジング１５，１６を単一部品として、一体ハウジングにフランジを設けてもよい。

また、流路開口が設けられる本発明の主軸装置の取付面は、工作機械本体の面と接触・対向するハウジングの面であればよく、環状のフランジ部に限定されるものでなく、主軸装置側面に取付面を設けたものや、主軸頭の主軸装置装着孔と対向するハウジングの外周面であってもよい。

さらに、本発明の軸受は、種々の軸受が適用できるが、転がり軸受を使用することが好ましく、転がり軸受の種類は任意である。また、複数の軸受が配置される場合には、任意の組合せが適用できる。

（ａ）は本発明の第１実施形態に係る主軸装置の、図２のI−I線に沿った切削液の供給経路を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＩ’部拡大図である。 図１の主軸装置を工具側から見た矢視図である。 （ａ）は第１実施形態に係る主軸装置の、図２のIII−III線に沿った切削液の排出経路を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）のIII’部拡大図である。 （ａ）は第１実施形態に係る主軸装置の、図２のIV−IV線に沿ったエアパージの供給経路を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）のIV’部拡大図である。 （ａ）は第１実施形態に係る主軸装置の、図２のV−V線に沿った油圧作動油の供給経路の断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＶ’部拡大図である。 第１実施形態の主軸装置を工作機械本体側から取り外した状態の断面図である。 本発明の第２実施形態に係る主軸装置の油圧供給経路の要部断面図である。 第２実施形態の主軸装置を工作機械本体側から取り外した状態の油圧供給経路の要部断面図である。 従来の主軸装置の断面図である。

符号の説明

１ 工作機械本体
３ 主軸頭
１０，１００ 主軸装置
１１ 工具
１２ 回転軸部
１３，１０１ ハウジング
１４ アンギュラ玉軸受（軸受）
１７ａ 取付面
３７ カップリング（連結部）
５２，６２，９２ コック（流体停止機構）
５４ａ，９４ａ 開口（連通路の開口）
５５ａ，５５ｂ，７２ａ，７２ｂ，８４ａ，９５ａ，９５ｂ 開口（流路開口）
１０３ チェック弁（流体停止機構）

Claims (5)

1. 先端に工具を装着可能な回転軸と、
   工作機械本体に固定され、該工作機械本体の面と対向する取付面を有するハウジングと、
   前記回転軸と前記ハウジングとの間に配置され、前記回転軸を前記ハウジングに対して回転自在に支持する軸受と、
   を備える主軸装置であって、
   前記ハウジングの取付面には、少なくとも２つの前記主軸装置に必要な流体の流路開口が設けられることを特徴とする主軸装置。
2. 前記回転軸を回転駆動するモータをさらに備え、
   該モータは、前記回転軸の先端と反対の前記回転軸の基端側に連結部を介して直結されることを特徴とする請求項１に記載の主軸装置。
3. 前記ハウジングは、前記工作機械本体を構成する主軸頭に固定されて、前記ハウジングの取付面が前記主軸頭の面と対向しており、
   前記主軸頭の面には、前記ハウジングの流路開口と連通する連通路の開口が形成され、
   前記連通路には、流体停止機構が備えられることを特徴とする請求項１または２に記載の主軸装置。
4. 前記ハウジングには、配管が配置されていないことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の主軸装置。
5. 前記ハウジングには、前記必要な流体の流路が複数配置され、
   該複数の流路開口は、前記ハウジングの取付面に位相を変えてそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の主軸装置。

Images